基于单片机的红外温度计设计

大学毕业论文（设计）xxxxxxxxx 大 学学 位 论 文基于单片机的红外温度计系统姓 名：专 业：学 院：大学毕业论文（设计）指 导 教 师 ： 提交日期： 2017 年 月 日摘 要随着社会的进步和发展，人们越来越重视身体健康，同时技术的进步，各种现代化电子设备在各个领域应用越来越广，电子计算机也越来越普及，在医疗领域，温度计应用非常广泛，但是传统的温度计读数不准，温度示数读取不方便，特别是一些老人，更是不能独自使用传统温度计，针对这种情况，本课题设计研究了一款基于单片机的红外温度计。该系统的主要功能是通过红外传感器非接触检测人体温度，根据软件中对报警温度的设置，检测的温度超过 37 度，蜂鸣器就会报警。系统的硬件组成部分主要包括单片机控制器，非接触式 TN901 红外测温传感器、lcd1602 液晶显示、蜂鸣器电路等部分。软件部分是利用单片机 C 语言编程，C 语言入门简单，编程效率较高，方便移植，复用性良好，系统软件编程均为函数化设计，方便了功能逻辑实现。当系统开始工作时，传感器采集的信号传送到单片机中，单片机经过处理后，将温度信息显示在液晶上。利用该系统能够方便的检测人体温度，具有方便快捷的优点，在电子设备迅速普及应用的今天，该系统具有广泛的实际应用价值，在后期逐渐完善功能后，通过进一步推广，能够带来可观的经济效益。关键词：红外传感器，单片机，蜂鸣器电路，液晶显示大学毕业论文（设计）IIABSTRACTWith the social progress and development, people pay more and more attention to health at the same time, the progress of technology, modern electronic equipment used in various fields more and more widely, computer is more and more widely used in the medical field, the thermometer is widely used, but the traditional thermometer temperature allowed, shows the number of reads is not convenient, especially some the old man is not alone, the use of traditional thermometer, in view of this situation, the design of an infrared thermometer based on mcu. The main function of the system is to detect the human body temperature by non-contact infrared sensor, according to the setting of the alarm temperature in the software, the detection temperature of more than 37 degrees, the buzzer will alarm. The hardware of the system mainly includes MCU controller, non-contact TN901 infrared temperature sensor, LCD1602 LCD display, buzzer circuit and so on. Part of the software is the use of single-chip C language programming, C language entry is simple, high programming efficiency, easy to transplant, good reusability, system software programming are functional design, facilitate the realization of functional logic. When the system starts to work, the signal collected by the sensor is transmitted to the microcontroller, and the temperature information is displayed on the lcd. The system can detect the temperature of the human body has the advantages of convenient, fast and convenient, rapid popularization and application in electronic devices today, the system has a broad application value in the later gradually improve the function, through further promotion, can bring considerable economic benefits.Keywords: infrared sensor, MCU, buzzer circuit, liquid crystal display大学毕业论文（设计）III目 录摘 要 .IABSTRACT.II目 录 .III第一章 引言 .11.1 研究背景和意义 .11.2 体温计发展现状 .11.3 本课题的研究内容 .11.4 本文结构 .2第二章 设计方案 .32.1 主控芯片设计方案 .32.2 显示电路设计方案 .3第三章 硬件电路设计 .53.1 系统结构 .53.2 主控芯片电路 .53.2.1 单片机概述 .53.2.2 单片机的构成特性 .63.2.3 晶振电路 .73.2.4 复位电路 .83.3 液晶显示电路 .93.4 系统 USB 电源电路 .113.5 红外传感器电路 .12第四章 软件设计 .134.1 主程序软件设计 .134.2 液晶显示设计 .144.2 红外测温软件设计 .164.3 液晶驱动流程图 .18第五章 调试结果分析 .195.1 硬件调试 .195.1.1 排除元器件失效 .195.1.2 排除电源故障 .19大学毕业论文（设计）IV5.2 软件调试 .20第六章 结 论 .21致 谢 .22参考文献 .23附录一 系统电路图 .24附录二 主要程序代码 .25大学毕业论文（设计）1第一章 引言1.1 研究背景和意义人体温度是身体健康的晴雨表，和日常生活联系非常紧密，随着社会的进步和发展，人们越来越重视身体健康，同时技术的进步，各种现代化电子设备在各个领域应用越来越广，电子计算机也越来越普及，在医疗领域，温度计应用非常广泛，但是传统的温度计读数不准，温度示数读取不方便，特别是一些老人，更是不能独自使用传统温度计。针对这种传统温度计的缺点，本文设计了一款红外非接触式测温系统系统，将能很好的代替传统测温仪器，弥补他们的不足与使用的不便。它的响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点，更适合儿童在平时的生活中独立完成体温测量，因此具有一定的实际意义。1.2 体温计发展现状1714 年，德国物理学家华伦海特，初期研制的体温表是把盛着酒精的玻璃管放在冰雪和盐的混合物里，看玻璃管内酒精降到哪里，刻上一条线，然后把表含入口中，看酒精升到哪里，又刻上一条线。把这两条线作为固定点，再把两条线之间分成 096。这就是初期的体温计。后来，华海伦特把冰点定为 32，沸点为 212，发明了华氏温标。1742 年又发明了 0100的摄氏温标，从此实现了体温计的刻度标准化。1865 年，英国的阿尔伯特发明了一种很有特色的体温计，特点是储存水银的细管里有一狭道，当体温计接触人体后，水银很快升到人体实际体温处，取出后水银柱不下降，而是在狭道处断开，使狭道以上部分始终保持体温度数。这种温度计受到了临床的欢迎和普及应用。但是随着科技的进步，如今，又出现了多种类型的体温计，本课题研究的红外非接触温度计是目前应用较为广泛的一种新型体温，在未来将会得到越来越广泛应用。1.3 本课题的研究内容本课题主要研究系统的硬件组成路，软件设计，同时了解系统的研究背景和大学毕业论文（设计）2意义，学习电子设计的硬件调试，软件编程，电路焊接等知识。该系统的主要功能是通过红外传感器非接触检测人体温度，根据软件中对报警温度的设置，检测的温度超过 37 度，蜂鸣器就会报警。系统的硬件组成部分主要包括单片机控制器，非接触式 TN901 红外测温传感器、lcd1602 液晶显示、蜂鸣器电路等部分，软件部分是利用单片机 C 语言编程总之，通过对该系统的设计研究，了解单片机研发流程，初步积累项目开发经验。1.4 本文结构本文主要分六章介绍该系统设计，第一章介绍背景相关知识，中间二三章节介绍系统的总体设计，电路方案选取以及详细的电路模块知识。第四章介绍系统的软件编程的内容，第五章介绍系统的调试，六章介绍系统总结和未来展望。大学毕业论文（设计）3第二章 设计方案根据设计要求，在设计基于单片机的红外体温计系统时，主要考虑以下几个方面。首先是系统的显示问题，选择显示器件关系到整个系统的人机交互体验。其次是主要控制芯片的选择，控制芯片是整个系统的核心，一切电路都是围绕主控芯片设计的。最后还包括其他一些传感器电路，在本系统中使用到的是质量传感器。此外，各个元器件的价格，设计资料是否丰富，软件编程难易也是考虑的因素。下面就各个电路模块的选择进行详细介绍。2.1 主控芯片设计方案对于红外温度计系统的控制模块，主要两种设计方案。方案一：使用 ARM作为主控制器，方案二：使用单片机作为主控制器。以 ARM 为内核的处理器最早是由英国技术人员设计的低功耗的 RISC 处理芯片，ARM 的全称是 Acorn RISC Machine，它一般来说都是 32 位的，但同时也兼容 16 位的指令集，这种 16 位的处理器功耗更低，价格也很便宜，并且保留了几乎 32 位的所有优势。本系统在设计之初主要考虑的就是这种 16 位的 ARM 芯片。单片机（Microcontrollers）是和 ARM 一样，也是采用超大规模集成电路技术的控制芯片，单片机最早的应用是在工业控制领域，极大地提高了工业的生产效率。单片机的由来也有一段历史，最初的设计方案是将各式各样的外围电路或者设备等跟 CPU 集成到一起，集成化为一个最小芯片，从而可以让计算机系统从超大型进化为小型集成化的计算机系统，进而可以非常方便地嵌入进非常复杂的并且对体积要求很高的设备中，高效地控制协调各式设备。显然，就功能来说，二者都满足设计要求。对比单片机和 ARM 芯片的价格以及入门难易程度，同时也考虑到本文设计的红外温度计系统设计要求。ARM入门较为难，一般需要单片机基础知识，编程也比单片机更为复杂，价格也较贵，因此系统采用方案二，利用单片机作为主控制器。2.2 显示电路设计方案显示电路是本文所设计的红外温度计人机交互方式的重要组成部分。本文设计需要显示的内容是温度值。显示信息包含了由于数学符号，大小写英文字母和大学毕业论文（设计）4计算后的心率值等输出信息；目前设计中用于显示的显示器件可以选择液晶屏和数码管来实现。下面对比两种显示方式，确定本设计显示方案。方案 1：选择数码管显示。数码管的特点是显示内容清晰、电路控制简单，操作简单而且价格便宜，能够满足大多数简单场合的需要。方案 2： 选择 LCD1602 液晶显示。能够显示 32 个中英文字符及 09 数字。从显示内容看非常丰富，只要显示中不需要显示中文，LCD1602 液晶都可以满足显示的需要。方案选择：从显示内容看本设计需要显示英文、数字和数学符号，数麻管不能满足本次设计显示要求，而且数码管显示的整体功耗高于液晶显示。因此选择方案 2 实现系统的显示。大学毕业论文（设计）5第三章 硬件电路设计3.1 系统结构根据上述电路模块方案，红外温度计系统的主控电路选用单片机芯片，显示部分采用液晶电路，外围主要包括：TN9 红外传感器模块，报警电路，晶振电路电路组成，系统总体框图如下所示。STC89C52晶 振 电 路电 源 电 路红 外 温 度 传 感